Annales gratuites Bac 1ère L : Physique et chimie dans la cuisine

Physique et chimie dans la cuisine
Technologies spatiales pour nourritures terrestres

Document 1 : Au menu... dans l'espace
La nourriture embarquée lors des vols habités répond à des critères stricts. Impératif d'équilibre des apports nutritifs, de diversité des plats et de variation de leur saveur, de sécurité sanitaire... sans oublier les problèmes de volume liés aux capacités de stockage !
Exemple de petit déjeuner :
Céréales chaudes lyophilisées, rouleaux de cannelle surgelés, lait lyophilisé, jus de raisin surgelé, café ou thé ou chocolat lyophilisé.
D'après www.cnes.fr

QUESTION 1 (1,5 point)
La NASA (administration gouvernementale du programme spatial des Etats-Unis) a été l'un des premiers consommateurs de produits lyophilisés.
1. Utiliser le document 1 pour trouver deux arguments justifiant l'emploi d'aliments lyophilisés pour les vols habités.
2. Citer un domaine autre que le domaine spatial où l'emploi d'aliments lyophilisés se justifie.

QUESTION 2 (1 point)
A partir du document 2, expliquer ce qui distingue l'état gazeux des états solide et liquide.

QUESTION 3 (1,5 points)

La lyophilisation consiste à éliminer la majeure partie de l'eau contenue dans un aliment.
On peut décomposer la lyophilisation en trois étapes principales : 
- Première étape : la congélation de l'aliment
- Deuxième étape : la sublimation de l'eau
- Troisième étape : le séchage final de l'aliment.

1. Quel est le nom du changement d'état subit par l'eau lors de la première étape ?
2. A quel numéro du document 3 ce changement d'état correspond-il ?
3. A quel numéro du document 3 correspond la deuxième étape ?

Document 4 : la réfrigération par évaporation.

La réfrigération par évaporation est une technologie de réfrigération connue depuis des millénaires : les cruches poreuses et les outres en peau rafraîchissent leur contenu par l'évaporation d'eau à la surface.
L'évaporation est plus rapide lorsque la vapeur d'eau formée est éliminée au fur et à mesure qu'elle se forme. C'est pourquoi, l'évaporation est accélérée par les courants d'air balayant la surface de la cruche.
Des technologies plus récentes permettent d'éliminer par d'autres procédés la vapeur d'eau formée. Le Glacé® est un conteneur auto-réfrigérant développé par la société française Thermagen grâce au programme de transfert de technologie de l'agence spatiale européenne (ESA). La vapeur d'eau y est éliminée à l'aide d'argile hydrophile.
D'après www.thermagen.com

QUESTION 4 (4 points)
1. A partir du document 4, citer un moyen permettant d'accélérer l'évaporation de l'eau.
2. Pourquoi l'évaporation permet-elle de refroidir l'eau de la cruche ?
3. Evaporation et ébullition de l'eau correspondent à un même changement d'état.
    a. Nommer ce changement d'état.
    b. A quel numéro du document 3 ce changement d'état correspond-il ?
    c. Quelle est l'influence de la pression sur la température d'ébullition de l'eau ?
4. Donner la définition du mot "hydrophile".

I - Les réponses attendues

Question 1

1. Les avantages d'aliments lyophilisés pour les vols habités sont :
● une bonne sécurité sanitaire
● un faible volume occupé

2. L'emploi d'aliments lyophilisés se justifie aussi :
● dans le domaine médical et pharmaceutique
● dans les domaines de l'alimentaire et de l'agroalimentaire
● dans le secteur lié à la randonnée

Remarque : une seule réponse suffisait.

Question 2

Dans l'état gazeux, les molécules sont éloignées les unes des autres (et s'agitent librement) alors que, dans les états solide et liquide, elles sont très proches.

Question 3

1. Lors de la congélation de l'aliment, il y a solidification de l'eau.
2. Ce changement d'état correspond au numéro 1 du document 3 (Etat liquideétat solide).
3. La sublimation de l'eau correspond au numéro 2 (Etat solideétat gazeux).

Question 4

1. Pour accélérer l'évaporation de l'eau on peut "l'éliminer au fur et à mesure qu'elle se forme" (citation du document 4)
2. Lorsque l'eau à la surface de la cruche s'évapore, elle passe de l'état liquide à l'état gazeux. Pour cela, elle prend de l'énergie (de la chaleur) à la cruche et à l'eau contenue dans la cruche : celle-ci refroidit.
3. a. Evaporation et ébullition correspondent à la vaporisation.
    b. La vaporisation correspond au numéro 5 du document 3. (Etat liquideétat gazeux)
    c. Lorsque la pression augmente la température d'ébullition de l'eau augmente.
Remarque : c'est ce qui se produit dans une cocotte-minute.
4. "Hydrophile" signifie "qui aime l'eau".

II - Commentaire sur l'exercice

● Deux petits points sur le thème obligatoire mais, pour une fois, pas de question sur l'optique de l'œil : deux questions de cours classiques sur la vision des couleurs et une exploitation de document sur les troubles de la vision des habitants d'une île du Pacifique ...ah vivement les vacances !
● En ce qui concerne la "chimie dans la cuisine", mieux valait connaître les changements d'état de l'eau ! Si c'est le cas, c'est au moins 5 points garantis : seule la justification précise de la question 4-2 était un peu délicate mais le correcteur n'est pas très exigeant en 1ère L.